DE3802100C2 - Anordnung mit einem am Rad eines Kraftfahrzeuges montierten Schalter zur Überwachung des Reifeninnendrucks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bekannt, am Rad eines Kraftfahrzeuges zur Überwachung des Reifeninnendruckes ein passives Detektorelement anzubringen und mit Hilfe einer am Rad montierten Spule und einer am Fahrwerk montierten Spule an eine Auswerte-Einrichtung des Fahrwerkes induktiv anzukoppeln.

Bei den bekannten Systemen ist es jedoch üblich, den Schwingkreis beim Unterschreiten des Mindestreifendruckes zu unterbrechen. Es ist dann allerdings nicht möglich, zwischen einem Defekt des Übertragungssystems und einem Warnfall zu unterscheiden.

Ferner ist gemäß DE 31 04 019 C2 bekannt, vom Fahrwerk aus einen am Rad angebrachten Schwingkreis über zwei Spulen durch einen Nadelimpuls in denjenigen Zeitabschnitten anzuregen, in denen die am Rad montierte Spule nahe an der am Fahrwerk montierten Spule vorbeiläuft. Vom Schwingkreis wird infolge einer solchen Anregung eine Schwingung über die beiden Spulen in den Primärkreis reflektiert, während die Amplitude dieser gedämpften Schwingung abklingt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung gemäß der DE 31 04 019 C2 so weiter zu entwickeln, daß die Überwachung des Reifeninnendruckes weiter vereinfacht wird.

Die Aufgabe wird durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit kann in Weiterbildung der Erfindung das Gatter nach der Anregung des Schwingkreises an zumindest einem zweiten gesonderten Zeitpunkt, zwecks Ausblendung einer zweiten zeitlich getrennten Schwingung kurzzeitig freigebbar sein, und von einem weiteren dem Gatter nachgeschalteten Schwellenwertschalter kann bei einem Betriebsfehler ein Warnsignal ausgebbar sein.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden ausführlich erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild der Anordnung, die eine Auswerte-Einrichtung gemäß der Erfindung enthält,

Fig. 2, 2a und 2b mehrere Schwingungen und Impulse, die in der Auswerte- Einrichtung ausgenutzt werden, wenn der am Rad montierte Schalter geöffnet ist,

Fig. 3, 3a und 3b mehrere Schwingungen und Impulse, die in der Schließstellung des am Rad montierten Schalters in der Auswerte-Einrichtung auftreten, und

Fig. 4 ein ausführliches Blockschaltbild des Impulsgebers 2 und der Auswerte-Einrichtung 1.

In Fig. 1 ist der prinzipielle Aufbau der Anordnung zur Überwachung des Reifeninnendruckes wiedergegeben, in der ein Schaltkreis 10 mit einem Impulsgeber 2 und einer Auswerte-Einrichtung 1 gemäß der Erfindung, sowie mit einer Spule 12 am Fahrwerk angebracht ist, während sich ein Schwingkreis 20 mit seinen Komponenten zumindest teilweise im Innenraum eines Kraftfahrzeugreifens befindet, dessen Luftdruck und gegebenenfalls dessen Temperatur von einem Schalter 24 abgefühlt und überwacht werden sollen. Die Grundbestandteile dieses Schwingkreises 20 sind eine Spule 13, die einen Ferritkern (nicht gezeigt) enthält, und ein Kondensator 18, an dem im Nebenschluß die Reihenschaltung von einem Ohmschen Widerstand 21 und dem druckabhängigen Schalter 24 liegt. Um eine Informationsübertragung zu ermöglichen, sind die beiden Spulen 12 und 13 zumindest zeitweise induktiv gekoppelt.

Um die Arbeitsweise der zuvor beschriebenen Schaltung zu veranschaulichen, seien die Fig. 2 und 3 im einzelnen betrachtet, die den Verlauf einer Spannung U in Abhängigkeit von der Zeit im Schaltkreis 10 und folglich an der Auswerte-Einrichtung 1 gemäß der Erfindung zeigen. Der Impulsgeber 2 prägt dem Schaltkreis 10 in regelmäßigen Zeitintervallen nahezu rechteckige Spannungspulse 4, 4' und 4" auf, die jeweils unmittelbar anschließend einen scharfen Nadelimpuls 6, 6' und 6" zur Folgen haben, dessen Polung entgegengesetzt ist. Dieser Nadelimpuls 6, 6', 6" dient zur Anregung einer gedämpften Schwingung im Schwingkreis 20, deren Amplitude von Ausschlag zu Ausschlag gemäß einer Exponentialfunktion abnimmt, und die in den Schalkreis 10 übertragen wird.

Wie man bei einem Vergleich der Fig. 2 und 3 unmittelbar erkennt, unterscheiden sich die gedämpften Schwingungen durch ihre Abklingzeit, die wiederum vom Dämpfungsmaß der im Schwingkreis 20 hervorgerufenen Schwingung nach ihrer Anregung durch den Schaltkreis 10 abhängig ist. Die ziemlich lange Dauer der Schwingung in Fig. 2 ergibt sich in der geöffneten Stellung des Schalters 24, wie sie in der Fig. 1 gezeigt ist, im wesentlichen aus dem Einfluß der Eisenteile in der Umgebung des Schwingkreises 20, z. B. des in der radseitigen Spule 13 enthaltenen Ferritkernes oder der Felge des Kraftfahrzeugrades. In der Schließstellung des Schalters 24 ist in den Schwingkreis 20 der Ohmsche Widerstand 21 aufgenommen, der zu der erheblichen Verkürzung der Abklingzeit der gedämpften Schwingung beiträgt, wie in der Fig. 3 dargestellt ist.

Die Auswerte-/Sendeeinrichtung gemäß der Erfindung, deren Schaltbild in der Fig. 4 wiedergegeben ist, hat die Aufgabe, bei einer Anwendung von Schwingungen im Kilohertzbereich, vorzugsweise zwischen 1 und 100 kHz und von im Handel leicht verfügbaren Schaltungskomponenten, aus den unterschiedlichen Abklingzeiten der gedämpften Schwingungen in der geöffneten Stellung des Schalters 24 (Fig. 1 und 2) und in dessen Schließstellung (Fig. 3) ein die eine der beiden Schalterstellungen anzeigendes Signal zu entwickeln.

In der Auswerte-/Senderichtung, zu der zusätzlich die Spule 12 aus dem Schaltkreis 10 der Fig. 1 dargestellt ist, bilden ein Taktsignal-Generator 50 mit einer Pulsfolgefrequenz zwischen 10 und 500 kHz und ein Johnsonzähler 52 die wesentlichen Bestandteile zur Steuerung dreier elektronischer Schalter 54, 56 und 57, deren Funktion in Verbindung mit den Fig. 2a, 2b bzw. 3a, 3b beschrieben wird.

Der unmittelbar an der einen Klemme der Spule 12 angeschlossene Schalter 57 wird während des 1. Zeitintervalls des Johnsonzählers 52 geschlossen, wodurch die Betriebsspannung V+ an die Spule 12 gelegt wird. Durch das anschließende Öffnen des Schalters 57 wird infolge der Induktion der Spule 12 der negative Nadelimpuls 6, 6' und 6" (Fig. 2 und 3) erzeugt. Die von der Spule 12 empfangenen, gedämpften Schwingungen des Schwingkreises 20 werden im Verstärker 61 verstärkt und treten in die an seinem Ausgang parallel angeschlossenen Schalter 54 und 56 ein, denen sog. Schwellenwertschalter 64, 66 in Form je einer Schmitt-Triggerschaltung folgen.

Der eine Schalter 54 dient einer Systemprüfung und wird kurz nach dem Nadelimpuls 6, 6' und 6" geöffnet und während einer sog. Tastzeitspanne offengehalten, wie allein in der Fig. 2a durch rechteckartige Gebilde 25, 25' und 25" verdeutlicht ist. Innerhalb dieser Tastenzeitspanne 25, 25', 25" treten ein, zwei oder mehrere Ausschläge 5, 5' und 5" (Fig. 2 bei geöffnetem Schalter 24) oder 53, 53', 53" (Fig. 3 bei geschlossenem Schalter 24) durch den Schalter 54 in den Schwellenwertschalter 64 ein, der ein Monoflop 58 ansteuert, das einen Rechteckimpuls zu einer Warneinrichtung hin ausgibt, wie durch einen Pfeil gezeigt ist. Dieses Monoflop 58 erlaubt eine kontinuierliche Anzeige des Schaltzustandes des Schwellenwertschalters 64, auch wenn die beiden Spulen 12, 13 nur zeitweise induktiv gekoppelt sind. Beim Ausbleiben des Signals vom Monoflop 58 wird der Fahrer des Kraftfahrzeuges visuell oder akustisch gewarnt, um ihn auf einen bleibenden Fehler im System hinzuweisen.

Ähnlich wie der Schalter 54 wird unter der Steuerung des Johnsonzählers 52 auch der Schalter 56 jedoch in Zeitpunkten geöffnet und anschließend offengehalten, die gegenüber den Tastzeiten des Schalters 54 nacheilen, wie es durch rechteckartige Gebilde 27 ^-, 27, 27' (Fig. 2a bei geöffnetem Schalter 24) oder 37 ^-, 37, 37' (Fig. 3a bei geschlossenem Schalter 24) veranschaulicht ist. In der Offenstellung des druckabhängigen Schalters 24 überschreiten binnen dieser nacheilenden Tastzeitspannen ein, zwei oder mehrere Ausschläge 7 ^-, 7, 7' (Fig. 2), die in der Fig. 2b als Ausschläge 7a^-, 7a, 7a' vergrößert dargestellt sind, die Schaltschwelle des Schwellenwertschalters 66, der ein weiteres Monoflop 60 ansteuert, das die Ausschläge 7a^-, 7a, 7a' jeweils zu einem Rechteckimpuls konstanter Breite umformt, der in Pfeilrichtung zu einer weiteren Warneinrichtung läuft, die dem Fahrer des Kraftfahrzeuges anzeigt, daß der Reifeninnendruck oder die Innentemperatur außerhalb des erwünschten Bereiches liegende Werte erreicht haben.

Bei einem geschlossenen Schalter 24, wenn also die Druck- bzw. Temperaturbedingungen im Reifeninnenraum einwandfrei sind, treten innerhalb der durch die rechteckartigen Gebilde 37 ^-, 37 und 37' dargestellten Tastzeitspannen keine Signale auf, die die Schaltschwelle des Schwellenwertschalters 66 übersteigen; das weitere Monoflop 60 bleibt folglich inaktiv und die weitere Warneinrichtung außer Betrieb, wie man bei einem Vergleich der Fig. 3a und 3b erkennt.

Bei geringen Geschwindigkeiten des Kraftfahrzeugs ist die Drehzahl des Kraftfahrzeugrades dementsprechend niedrig. Da die induktive Übertragung der Signale durch die beiden Spulen 12 und 13 nur auf einem kurzen Stück des Radumfanges wirksam ist, so ist die Erzeugung eines Warnsignals nur in relativ großen Zeitabständen möglich. Bei den niedrigen Geschwindigkeiten ist dieses Warnsignal für den Fahrer jedoch nur von geringem Interesse. An den beiden Monoflops 58 und 60 können daher Verbindungen mit einem Drehzahlgeber 62 vorgesehen sein, der für eine Unterdrückung der Warnsignale bei geringen Drehzahlen Sorge trägt.

Obgleich nach der Fig. 1 die fahrwerkseitige Spule 12 und die radseitige Spule 13 dieselben äußeren Abmessungen aufweisen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Längenausdehnung der Spule 12 in Richtung des Radumfanges ein Vielfaches der Länge der Spule 13 beträgt, damit sich die Signalübertragung von der Sekundärwicklung zur Primärwicklung zeitlich dehnt, da die radseitige Spule 13 aus Rücksicht auf die bei hohen Drehzahlen auftretenden Zentrifugalkräfte massenmäßig und damit räumlich klein zu halten ist.

Die Folgefrequenz der Nadelimpulse 6, 6', 6" kann vorzugsweise bei etwa 2 kHz und die Antwortfrequenz des Schwingkreises 20 bei 20 kHz liegen, damit auf aufwendige Entstörungsvorrichtung verzichtet werden darf.

Claims (6)

1. Anordnung zur Überwachung des Reifeninnendruckes

• 1. mit einem am Rad eines Kraftfahrzeuges montierten, beim Überschreiten von Schwellenwerten des Reifeninnendruckes betätigbaren Schalter und
• 2. mit einem am Fahrwerk montierten Signalgeber, von dem über eine induktive Kopplungseinrichtung ein am Rad montierter Schwingkreis zu abklingenden Schwingungen anregbar ist, deren durch die Schafterstellung bestimmtes Abklingmaß von einer Auswerte-Einrichtung ermittelbar und in ein Anzeigesignal umwandelbar ist,
• 3. wobei die Auswerte-Einrichtung einen am Fahrwerk angeordneten Schaltkreis aufweist, welcher die vom Schwingkreis erzeugten Schwingungen empfängt, dadurch gekennzeichnet, daß
• 4. der Signalgeber ein Impulsgeber (2) ist, und
• 5. an zumindest einem festgesetzten Zeitpunkt (27 ^-, 27, 27') nach der Anregung des Schwingkreises (20) zwecks Ausblendung wenigstens einer der von dem Schaltkreis (10) des Fahrwerkes-empfangenen Schwingungen (7 ^-, 7, 7') ein Gatter (52, 54, 56) freigebbar ist, und
• 6. von einem dem Gatter (52, 54, 56) nachgeschalteten Schwellenwertschalter (64, 66) in der einen Stellung des betätigbaren Schalters (24) ein Monoflop (58, 60) ansteuerbar ist, der einen Rechteckimpuls erzeugt, welcher als Anzeigesignal ausgebbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. zur Erhöhung der Zuverlässigkeit das Gatter (52, 54, 56) an zumindest einem zweiten gesonderten Zeitpunkt (25, 25') zwecks Ausblendung einer zweiten zeitlich getrennten Schwingung (5, 5') kurzzeitig freigebbar ist, und
• 2. von einem weiteren dem Gatter (56) nachgeschalteten Schwellen­ wertschalter (66) bei einem Betriebsfehler ein Warnsignal ausgebbar ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. das Gatter (52, 54, 56) einen von einem Taktgeber (50) gesteuerten Johnsonzähler (52) und mindestens einen von dem Johnsonzähler (52) zu öffnenden Schalter (54, 56) enthält, wobei diesem Schalter (54, 56) jeweils der Schwellenwertschalter (64, 66) nachgeschaltet ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. vom Johnsonzähler (52) ein weiterer Schalter (57) kurzzeitig schließbar ist, so daß die Spule (12) der induktiven Kopplungseinrichtung (12, 13) mit der Betriebsspannung beaufschlagbar ist und dadurch der Schwingkreis (20) angeregt wird.

5. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. das Überschreiten der Schaltschwelle des Schwellenwertschalters (54, 66) von dem Monoflop (58, 60) speicherbar ist.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß

• 1. beim Absinken der Drehzahl des Rades unter einen vorgegebenen Wert die Ausgabe des Warnsignals durch einen Drehzahlgeber (62) inaktivierbar ist.